JP2013517846A - OCT probe for medical imaging with a silicon optical bench - Google Patents
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Abstract
【課題】シリコン製の光学ベンチを備えた、医用画像撮影用のOCTプローブを提供する。
【解決手段】体内で発光および受光する光プローブ100は、光信号を送信および受信する光ファイバ52を備える。光プローブ100は、さらに、シリコン製の光学ベンチ230を備える。光学ベンチ230は、光ファイバ52の光ファイバ終端52Eを保持するための長手方向に延びるファイバ用の溝234、および光ファイバ終端52Eの端面と当該光学ベンチ230の側方とを光結合する反射面240を有する。
【選択図】図6An OCT probe for taking medical images, which includes an optical bench made of silicon, is provided.
An optical probe that emits and receives light in a body includes an optical fiber that transmits and receives an optical signal. The optical probe 100 further includes an optical bench 230 made of silicon. The optical bench 230 includes a fiber groove 234 extending in the longitudinal direction for holding the optical fiber end 52E of the optical fiber 52, and a reflecting surface for optically coupling the end surface of the optical fiber end 52E and the side of the optical bench 230. 240.
[Selection] Figure 6
Description
本願は、2010年1月25日付出願の米国特許出願第12/693,181号および2010年1月25日付出願の米国特許出願第12/693,186号の優先権を主張する。これら2つの米国特許出願は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。 This application claims priority to US patent application Ser. No. 12 / 693,181, filed Jan. 25, 2010, and US Patent Application No. 12 / 693,186, filed Jan. 25, 2010. These two US patent applications are incorporated herein by reference.
コヒーレンスを用いる解析法では、参照波と実験波との間の干渉現象、または実験波における2つの部分間での干渉現象を利用することによって試料の距離および厚さを測定し、試料の屈折率を計算する。例えば、光コヒーレンストモグラフィ(OCT)は、一般に高分解能な断面画像を撮影するのに用いられる技術である。この技術は、生体組織構造の画像化に適用され、例えばリアルタイムで微視的スケールの画像を得ることができる。光波が、生体内(in vivo)、生体外(ex vivo)、または試験管内(in vitro)で組織から反射され、当該光波の反射時の変化に関する情報を用いて、コンピュータが組織の断面画像を生成する。 In the analysis method using coherence, the distance and thickness of the sample are measured by using the interference phenomenon between the reference wave and the experimental wave, or the interference phenomenon between two parts of the experimental wave, and the refractive index of the sample. Calculate For example, optical coherence tomography (OCT) is a technique generally used for taking a high-resolution cross-sectional image. This technique is applied to imaging of a tissue structure, and for example, a microscopic scale image can be obtained in real time. Light waves are reflected from the tissue in vivo, ex vivo, or in vitro, and the computer uses the information about the changes in the reflection of the lightwave to generate a cross-sectional image of the tissue. Generate.
OCTを利用した初期の画像化法は、時間領域OCT(TD−OCT)法である。時間領域OCT法は、マイケルソン干渉計の構成をもとにして、可動の参照ミラーを使用する。この技術の性能を向上させた変形例として、いわゆるデュアルバンドOCTシステム(dual band OCT system)で2つの波長を用いる方法も開発された。 The initial imaging method using OCT is the time domain OCT (TD-OCT) method. The time domain OCT method uses a movable reference mirror based on the configuration of a Michelson interferometer. As a modified example of improving the performance of this technology, a method using two wavelengths in a so-called dual band OCT system has also been developed.
これと並行して、フーリエ領域OCT(FD−OCT)法も開発された。フーリエ領域OCT法の一例では、波長掃引源と単一の検出器とが使用される。この方法は、時間符号化型FD−OCT(TEFD−OCT)法や、波長走査型OCT法と称されることがある。別の例では、広帯域源とスペクトル分解検出器システムとが使用され、この方法は、スペクトル符号化型FD−OCT(SEFD−OCT)法と称されることがある。 In parallel with this, a Fourier domain OCT (FD-OCT) method was also developed. In one example of the Fourier domain OCT method, a wavelength sweep source and a single detector are used. This method is sometimes referred to as a time-encoded FD-OCT (TEFD-OCT) method or a wavelength scanning OCT method. In another example, a broadband source and a spectrally resolved detector system are used, and this method may be referred to as a spectrally encoded FD-OCT (SEFD-OCT) method.
スキャンを行うOCTでは、プローブによって光ビームを試験対象の試料に集束させる。反射光と参照アームからの光とを結合することによってインターフェログラム(干渉像)が生成され、A−スキャン情報、すなわちZ軸情報がもたらされる。試料をプローブに対して走査させることにより、線形スキャンすなわち二次元スキャンが用いられ、立体画像を構築することができる。具体的な用途として、冠動脈などの動脈のスキャンが挙げられる。プローブは、カテーテルシステムを用いて対象の動脈部分に挿入される。その後、プローブを動脈内で回転させながら後退させることにより、血管内壁を螺旋状に走査したスキャン画像を生成することができる。 In OCT in which scanning is performed, a light beam is focused on a sample to be tested by a probe. An interferogram (interference image) is generated by combining the reflected light and the light from the reference arm, resulting in A-scan information, ie, Z-axis information. By scanning the sample against the probe, a linear or two-dimensional scan can be used to construct a stereoscopic image. Specific applications include scanning of arteries such as coronary arteries. The probe is inserted into the arterial portion of interest using a catheter system. Thereafter, the probe is retracted while being rotated in the artery, thereby generating a scan image obtained by scanning the inner wall of the blood vessel spirally.
従来の、スキャンを行うOCTプローブは、屈折率分布型(GRIN)レンズと折り返しミラー(偏光ミラー)とで構成される。カテーテルシステムの遠位端(先端)に設けられたプローブに対し、光ファイバによって光信号が伝達される。当該光ファイバの終端付近に位置したGRINレンズによって、コリメートされて集束した光ビームの生成や、入射光の当該光ファイバの終端に向けての集束が行われる。折り返しミラーにより、GRINレンズがプローブの側方領域に光結合される。 A conventional OCT probe for scanning includes a gradient index (GRIN) lens and a folding mirror (polarizing mirror). An optical signal is transmitted by an optical fiber to a probe provided at the distal end (tip) of the catheter system. A GRIN lens positioned near the end of the optical fiber generates a collimated and focused light beam and focuses incident light toward the end of the optical fiber. The GRIN lens is optically coupled to the lateral region of the probe by the folding mirror.
一般的に、本発明の一構成は、体内で発光および/または受光する光学的なプローブ(光プローブ)に関する。このプローブは、光信号を送信および/または受信する光ファイバと、シリコン製の光学ベンチであって、前記光ファイバの光ファイバ終端を保持(収容)するための長手方向に延びるファイバ用の溝、および前記光ファイバ終端の端面を当該光学ベンチの外側に光結合する反射面を有する光学ベンチとを備える。 In general, one configuration of the present invention relates to an optical probe that emits and / or receives light in the body. The probe includes an optical fiber that transmits and / or receives an optical signal, a silicon optical bench, and a longitudinally extending fiber groove for holding (accommodating) an optical fiber end of the optical fiber; And an optical bench having a reflecting surface for optically coupling the end face of the optical fiber end to the outside of the optical bench.
一部の実施形態では、レンズ構造体が、折り返しミラー面の上方(真上)に位置するように前記光学ベンチに固定されている。一部の例において、前記レンズはアナモルフィックである。 In some embodiments, the lens structure is fixed to the optical bench so as to be positioned above (just above) the folding mirror surface. In some examples, the lens is anamorphic.
また、前記光学ベンチは、好ましくは、前記ファイバ用の溝の少なくとも一部の深さよりも大きい深さの有底の溝部位を有しており、当該有底の溝部位の遠位端が前記反射面を形成している。この反射面は、平坦であっても湾曲していてもよい。反射面が湾曲している場合には、当該反射面が有する屈折力により、レンズ構造体を省略することができる。 The optical bench preferably has a bottomed groove portion having a depth larger than the depth of at least a part of the groove for the fiber, and the distal end of the bottomed groove portion is the A reflective surface is formed. This reflective surface may be flat or curved. When the reflecting surface is curved, the lens structure can be omitted by the refractive power of the reflecting surface.
他の実施形態では、前記ファイバ用の溝が、ファイバのストレインリリーフのための第1深さ部位と、第2深さ部位とを含み、前記光ファイバが、被覆部位(外装された部位)と、裸線部位(剥き出しになっている部位)とを含み、前記被覆部位は前記光学ベンチの前記第1深さ部位内に位置し、前記裸線部位は前記光学ベンチの前記第2深さ部位内に位置する。 In another embodiment, the groove for the fiber includes a first depth portion for strain relief of the fiber and a second depth portion, and the optical fiber includes a covering portion (exterior portion). , The bare wire portion (the exposed portion), the covering portion is located in the first depth portion of the optical bench, and the bare wire portion is the second depth portion of the optical bench. Located in.
一部の例では、上側ベンチと前記シリコン製の光学ベンチとの間に前記光ファイバ終端が挟み込まれるように、当該上側ベンチが前記ファイバ用の溝の上方(上側)に適用される。この上側ベンチは第1深さ部位と第2深さ部位とを含み、前記光ファイバの被覆部位が前記上側ベンチの前記第1深さ部位内に位置し、前記光ファイバの裸線部位が前記上側ベンチの前記第2深さ部位内に位置してもよい。 In some examples, the upper bench is applied above (above) the fiber groove so that the optical fiber termination is sandwiched between the upper bench and the silicon optical bench. The upper bench includes a first depth portion and a second depth portion, a covering portion of the optical fiber is located in the first depth portion of the upper bench, and a bare wire portion of the optical fiber is the You may be located in the said 2nd depth site | part of an upper bench.
好ましくは、前記ベンチを取り囲むようにハウジングが設けられる。このハウジングは、前記反射面に対向する光ポートを有しており、当該光ポートを通って、前記光ファイバ終端は当該プローブの外側領域に光結合される。 Preferably, a housing is provided so as to surround the bench. The housing has an optical port facing the reflective surface, through which the optical fiber termination is optically coupled to the outer region of the probe.
一般的に、本発明の他の構成は、体内で発光および/または受光する光学的なプローブ(光プローブ)に関する。このプローブは、光信号を送信および/または受信する光ファイバと、前記光ファイバの光ファイバ終端を収容するハウジングであって、少なくとも筒部位およびキャップ部位を含み、前記キャップ部位は前記筒部位のスロットに嵌め込まれる、ハウジングとを備える。 In general, another aspect of the invention relates to an optical probe that emits and / or receives light within the body. The probe includes an optical fiber that transmits and / or receives an optical signal, and a housing that accommodates an optical fiber end of the optical fiber, and includes at least a cylindrical portion and a cap portion, and the cap portion is a slot of the cylindrical portion. And a housing.
好ましくは、光学ベンチとキャップ部位との間で前記光ファイバが保持されるように、当該光学ベンチが、前記筒部位の前記スロット内に設けられ、前記キャップ部位の下方に位置する。このキャップ部位は、その下側に、前記光ファイバを保持(収容)するための長手方向に延びる溝を有してもよい。前記ハウジングの遠位端(先端)において前記スロットを閉じるのに、エンド部位が好都合である。 Preferably, the optical bench is provided in the slot of the cylindrical portion and is positioned below the cap portion so that the optical fiber is held between the optical bench and the cap portion. The cap portion may have a groove extending in the longitudinal direction for holding (accommodating) the optical fiber on the lower side thereof. An end site is convenient for closing the slot at the distal end (tip) of the housing.
一般的に、本発明のさらなる他の構成は、体内で発光および/または受光する光学的なプローブ(光プローブ)に関する。このプローブは、光信号を送信および/または受信する光ファイバと、前記光ファイバの光ファイバ終端を収容するハウジングであって、電気鋳造された筒部位を少なくとも含むハウジングとを備える。 In general, yet another configuration of the present invention relates to an optical probe that emits and / or receives light within the body. The probe includes an optical fiber that transmits and / or receives an optical signal, and a housing that contains an optical fiber end of the optical fiber and includes at least an electroformed cylindrical portion.
一般的に、本発明のさらなる他の構成は、発光および/または受光する光学的なプローブ(光プローブ)を製造する方法に関する。この方法は、光ファイバをそれぞれ保持する複数の溝を形成するために、ウェハ材に異方性エッチングを施す工程と、前記ウェハ材から、前記溝をそれぞれ有する複数の光学ベンチをシンギュレート(個片化)する工程とを含む。 In general, yet another aspect of the invention relates to a method of manufacturing an optical probe that emits and / or receives light. In this method, in order to form a plurality of grooves each holding an optical fiber, anisotropic etching is performed on a wafer material, and a plurality of optical benches each having the grooves are singulated from the wafer material (individual pieces). Step).
好ましくは、前記ウェハ材に有底の溝が形成され、当該有底の溝は反射性を有するようにコーティングされる。 Preferably, a bottomed groove is formed in the wafer material, and the bottomed groove is coated so as to have reflectivity.
一般的に、本発明のさらなる他の構成は、発光および/または受光する光学的なプローブ(光プローブ)を製造する方法に関する。この方法は、レジスト層に、フォトリソグラフ法でパターン転写する工程と、パターン転写された前記レジスト層に、ハウジングを電気鋳造する工程と、前記ハウジングに、光ファイバ終端を挿入する工程とを含む。 In general, yet another aspect of the invention relates to a method of manufacturing an optical probe that emits and / or receives light. The method includes a step of transferring a pattern to a resist layer by a photolithographic method, a step of electroforming a housing to the resist layer to which the pattern has been transferred, and a step of inserting an optical fiber end into the housing.
好ましくは、前記電気鋳造する工程は、電気めっきを含む。前記方法は、さらに、前記ハウジングのスロットに嵌まり込むキャップ部位を電気鋳造する工程と、光学ベンチに加えて、当該キャップ部位を前記ハウジングに装着する工程とを含み、当該光学ベンチで前記光ファイバ終端が保持される。 Preferably, the electroforming step includes electroplating. The method further includes electroforming a cap portion that fits into a slot of the housing, and attaching the cap portion to the housing in addition to an optical bench, wherein the optical fiber is attached to the optical bench. Termination is preserved.
一般的に、本発明のさらなる他の構成は、発光および/または受光する光学的なプローブ(光プローブ)用のレンズ構造体に関する。このレンズ構造体は、第1層、第2層および前記第1層と前記第2層との間の中間層を含む複合ウェハ材に形成される。前記第1層に屈折レンズが形成され、前記複合ウェハ材の裏側から、前記第2層を通って前記屈折レンズの光軸に沿って光ポートが形成される。 In general, yet another configuration of the present invention relates to a lens structure for an optical probe that emits and / or receives light. The lens structure is formed on a composite wafer material including a first layer, a second layer, and an intermediate layer between the first layer and the second layer. A refractive lens is formed on the first layer, and an optical port is formed from the back side of the composite wafer material along the optical axis of the refractive lens through the second layer.
一実施形態において、前記複合ウェハ材は、絶縁体上シリコン(SOI)であり、前記第1層および前記第2層はシリコン製のウェハ材であり、前記中間層はシリコンの酸化物である。他の例では、前記第1層および任意で前記第2層に、リン化ガリウム製のウェハが使用される。 In one embodiment, the composite wafer material is silicon-on-insulator (SOI), the first layer and the second layer are silicon wafer materials, and the intermediate layer is an oxide of silicon. In another example, gallium phosphide wafers are used for the first layer and optionally the second layer.
好ましくは、前記屈折レンズの両側に、誘電体の反射防止コーティングが塗布される。 Preferably, a dielectric anti-reflective coating is applied to both sides of the refractive lens.
一般的に、本発明のさらなる他の構成は、レンズ構造体を製造する方法に関する。この方法は、複合ウェハ材の第1層に屈折レンズを形成する工程と、前記複合ウェハ材の裏側から、前記複合ウェハ材の第2層を介して、前記屈折レンズの光軸に沿って光ポートを形成する工程とを含む。 In general, yet another aspect of the invention relates to a method of manufacturing a lens structure. The method includes the steps of forming a refractive lens on the first layer of the composite wafer material, and light from the back side of the composite wafer material along the optical axis of the refractive lens through the second layer of the composite wafer material. Forming a port.
好ましくは、前記屈折レンズは、前記第1層に対してグレイスケールリソグラフィ、ドライエッチング等のエッチングを施すことによって形成される。 Preferably, the refractive lens is formed by performing etching such as gray scale lithography or dry etching on the first layer.
前記光ポートを形成する工程は、前記裏側からドライエッチングを施すこと、および前記第1層と前記第2層との間の中間層で停止することを含む。好ましくは、前記方法は、さらに、前記光ポートの底部から前記中間層の剥き出た部分を除去する工程を含む。 The step of forming the optical port includes performing dry etching from the back side and stopping at an intermediate layer between the first layer and the second layer. Preferably, the method further includes the step of removing the exposed portion of the intermediate layer from the bottom of the optical port.
一実施形態において、前記方法は、前記複合ウェハ材の前側において、前記屈折レンズ間に、シンギュレーション後に前記レンズ構造体の傾斜した縁部を形成するための溝をエッチングする工程を含む。 In one embodiment, the method includes etching a groove between the refractive lenses on the front side of the composite wafer material to form an inclined edge of the lens structure after singulation.
光学性能の向上のために、好ましくは、前記屈折レンズに反射防止コーティングが塗布される。 In order to improve optical performance, an antireflection coating is preferably applied to the refractive lens.
組立時、好ましくは、前記レンズ構造体が、光ファイバ終端を保持する光学ベンチに対し、例えば反射面の上方に位置するようにして取り付けられる。 At the time of assembly, the lens structure is preferably attached to the optical bench holding the optical fiber terminal so as to be positioned above the reflecting surface, for example.
一般的に、本発明のさらなる他の構成は、第1層、第2層および前記第1層と前記第2層との間の中間層を含む複合ウェハ材に形成されるレンズ構造体に関する。前記第1層に屈折レンズが形成され、前記複合ウェハ材の裏側から、前記屈折レンズの光軸に沿って光ポートが形成される。 In general, yet another configuration of the invention relates to a lens structure formed in a composite wafer material that includes a first layer, a second layer, and an intermediate layer between the first layer and the second layer. A refractive lens is formed on the first layer, and an optical port is formed along the optical axis of the refractive lens from the back side of the composite wafer material.
新規な各構成の詳細および構成要素の組合せも含め、本発明の上述の特徴およびその他の特徴、ならびにその他の利点を、添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、これらは特許請求の範囲で指摘されているとおりである。本発明を具体化した後述の方法および装置は一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明の原理および特徴は、本発明の範囲を逸脱しない範囲で様々な実施形態に用いることができる。 The above and other features and other advantages of the present invention, including details of each new configuration and combination of components, will be specifically described with reference to the accompanying drawings. These are as pointed out in the claims. The following methods and apparatus embodying the present invention are merely examples, and do not limit the present invention. The principles and features of the invention may be used in various embodiments without departing from the scope of the invention.
添付の図面における同一の符号は、異なる図をとおして同一の構成要素又は構成を指す。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、本発明の原理を表すことに重点を置いている。 The same reference numbers in the accompanying drawings refer to the same elements or configurations throughout the different views. The drawings are not necessarily to scale, emphasis instead being placed on illustrating the principles of the invention.
図1および図2に、本発明が適用可能なカテーテルシステムを示す。 1 and 2 show a catheter system to which the present invention can be applied.
カテーテル50は、体の管腔10に挿入される。典型的な一実施形態において、管腔10は冠動脈や頚動脈などの血管である。図示の例において、カテーテル50は、前記管腔を保護する、管状で光透過性のシース(外装)20内に位置する。詳細には、このシースがまず前記管腔に挿入されてから、カテーテル50が当該シース内に差し込まれる。
The
カテーテル50の端部にはプローブ100が設けられている。プローブ100は、光ビームBを当該プローブ100の側方に放射し(発光し)、および/または当該プローブ100の側方から光ビームBを受け取る(受光する)。カテーテル50は、当該カテーテル50の長手方向に延びる光ファイバ52を具備する。光ファイバ52は、光ビームBをプローブ100に伝送し、および/またはプローブ100からのビームBを伝播する。
A
光ビームBは、プローブ100の光ポート110を介して、放射および/または集光される。このビームは、符号58で示すように、シース20を伝播する。OCTプローブの一例において、ビームBは、血管壁10の照射領域12の屈折率プロファイル(A−スキャン)を解析するのに用いられる。血管内壁10の完全なスキャンは、プローブ100を血管10の一部に沿って螺旋状に走査させることによって収集される。これは、典型的に、プローブ100を矢印54で示すように対象部内で回転させながら矢印56で示すように後退させることによって達成される。このようなスキャン動作のあいだ、前記シースによって血管10が保護される。
The light beam B is emitted and / or collected via the
図3に、プローブ100内に設置される光学ベンチシステム200を示す。この光学ベンチシステム200は、光ファイバ52とプローブ100の側方領域とを光結合する。
FIG. 3 shows an
詳細には、光学ベンチシステム200は、キャップを構成する上側ベンチ210と、下側ベンチ230とを含む。好ましい実施形態において、これらのベンチは、単一のシリコン結晶または単一の他の同様の材料から作製されたものである。ベンチシステム200の立体構造(topographical feature)であるV字溝および突起は、リソグラフ法を用いて、詳細には、結晶構造内の平面を異なる速度でエッチングすることによって所望の立体形状(topography)を形成する異方性エッチング法を用いて作製されたものである。多くの場合、これらベンチの作製過程には、ドライエッチング(反応性イオンエッチングを含む)のような等方性エッチング法も含まれる。
Specifically, the
上側ベンチ210と下側ベンチ230との間に光ファイバ52、特にガラスコア52Cが保持および挟持されるように、上側ベンチ210が下側ベンチ230に取り付けられる。
The
キャップを構成する上側ベンチ210は、光ファイバ52を固定するために、当該上側ベンチ210の長手方向に延びる、ファイバ用の第1V字溝212を有する。ファイバ用の第1V字溝212に続いて、ファイバ用の第2V字溝214が一直線上に配置されている。第1V字溝212の深さはファイバ用の第2V字溝214の深さよりも大きい。第1V字溝212の深さは、光ファイバ52を、当該光ファイバ52のポリマー製の外部被覆も含めて収容することができる深さである。光ファイバ52の遠位部位(先端部位)52Cは、前記外部被覆が剥ぎ取られており、ガラスコアが露出している。そのため、上側ベンチ210のファイバ用の第2V字溝214の深さは、ファイバ用の第1V字溝212の深さよりも小さい。
The
第2V字溝214の両側方には、それぞれ係合面216が設けられている。上側ベンチ210の中央に位置する前記第2V字溝214と、当該上側ベンチ210の両縁の係合面216との間には、横方向において、キャップを構成する当該上側ベンチ210の第2V字溝214を画定するV字突起215が形成されている。
Engagement surfaces 216 are respectively provided on both sides of the second V-shaped
下側ベンチ230は、ファイバ用の第1V字溝232を有する。第1V字溝232の深さは、被覆部分も含めて光ファイバ52を収容するように設定されているので、キャップを構成する上側ベンチ210のファイバ用の第1V字溝212と合致する。下側ベンチ230のファイバ用の第1V字溝232に続いて、ファイバ用の第2V字溝234が当該下側ベンチ230の中心軸に沿って一直線上に配置されている。ファイバ用の第2V字溝234の深さは、ファイバ用の第1V字溝232の深さよりも小さく、剥き出し状態の光ファイバ52の中央のガラスコア52Cを受け入れるように設定されている。
The
下側ベンチ230の第2V字溝234の長手方向端部には、有底のV字溝(凹所)238が設けられている。典型的な実施形態において、有底のV字溝238の深さは、第2V字溝234の深さよりも大きく、かつ、下側ベンチ230の第1V字溝232と同程度の深さである。
A bottomed V-shaped groove (recess) 238 is provided at the longitudinal end of the second V-shaped
有底のV字溝238は、さらに、当該有底のV字溝の長手方向端部において光ファイバ52の端面(終端)52Eに対向する、反射端面(端部の反射面)240を有することを特徴とする。一例において、反射端面240は、金または銀の金属層または薄膜多層誘電体ミラー等の反射層でコーティングされている。一例において、反射端面240は平坦である。他の例において、反射端面240は、ビームを光ファイバ52の端面(終端)52Eに集束させ、かつ/または、端面52Eからの発散ビームをコリメートするかもしくは集束させる、屈折力を有するように湾曲している。
The bottomed V-shaped
ファイバ用の第1V字溝232の両側、ファイバ用の第2V字溝234の両側、および有底のV字溝238の両側には、下側ベンチ230の係合面236が設けられている。キャップを構成する上側ベンチ210を下側ベンチ230に組み付けると、上側ベンチ210の係合面216が下側ベンチ230の係合面236に着座する。上側ベンチ210の第2V字溝214を画定するV字突起215は下側ベンチ230の第2V字溝234内に嵌まり込む。
Engagement surfaces 236 of the
このようにキャップを構成するベンチ/下側ベンチを組み立てることにより、上側ベンチ210のファイバ用の第2V字溝214と下側ベンチ230の第2V字溝234との間で、光ファイバ52の被覆されていない部位を挟持することができ、正確な位置合わせが可能となる。その他の対応する面同士は互いに近接し、エポキシや半田等の接着材料によって係止される。
By assembling the bench / lower bench constituting the cap in this manner, the
第2V字溝234の長さに対する光ファイバ52の剥き出し部位52Cの長さは、端面52Eが有底のV字溝238に少し突出するように設定されている。その結果、光信号が光ファイバ52の端部52Eから放射される場合、当該光信号が反射端面240で反射されてベンチ210,230の側方領域に導かれる。
The length of the exposed
また、前記V字溝の反射ミラー(反射端面)240までの寸法を増加させると、後続の接着工程が容易になる。ファイバ用の第2V字溝234と、壁部Dを形成する有底のV字溝238との間の寸法を増加させることにより、接着工程時にエポキシがファイバ52の端部52E付近でウィッキングを引き起こす(端部52E付近まで運ばれる)のを防ぐ「ウィックストップ(wick stop)」機能がもたらされる。
Further, if the dimension of the V-shaped groove up to the reflection mirror (reflection end surface) 240 is increased, the subsequent bonding process is facilitated. By increasing the size between the second V-
この実施形態では、レンズ構造体260が、有底のV字溝238の一部、詳細には、反射端面240の上方に位置するようにして下側光学ベンチに固定されている。このレンズ構造体は、光学ベンチ230の係合面236に載置されるフレーム262を含む。フレーム262は中央に光ポート266を有する。この光ポート266内には、レンズ264が固定されているか、またはモノリシックに一体構造として形成されている。好ましい実施形態において、レンズ264は、シリコンまたはリン化ガリウムからなり、グレイスケールリソグラフィやドライエッチング等のフォトリソグラフ法によって製造された屈折アナモルフィックレンズである。
In this embodiment, the
前記レンズは、シース20の湾曲(図1を参照)によって生じる1軸方向の屈折力を補償するようにアナモルフィックとされる。 The lens is anamorphic to compensate for the uniaxial refractive power caused by the curvature of the sheath 20 (see FIG. 1).
図4に、部分的に組み立てられた状態の光学ベンチシステムを示す。上側ベンチ210が下側ベンチ230に装着され、上側ベンチ210と下側ベンチ230との間で剥き出し部位52Cが挟持される。なお、レンズ構造体260は、反射端面240を図示するために図示を省略する。反射端面240は、有底のV字溝238の両側壁と交差して三角形状に画定されている。
FIG. 4 shows the optical bench system in a partially assembled state. The
図示の実施形態において、組み立てられた状態の光学ベンチシステム200の断面外形は八角形状である。このような断面形状は、キャップを構成する上側ベンチ210の裏側(外側)と下側ベンチ230の裏側(外側)との両方にV字溝のエッチングを施し、当該V字溝をシングレーション時のへき開位置として用いると、傾斜した縁部が形成されることにより得られる。
In the illustrated embodiment, the cross-sectional outline of the
詳細には、キャップを構成する上側ベンチ210の裏側は、平坦な裏面220と当該裏面220の側方にそれぞれ設けられた傾斜面218とを有することを特徴とする。下側ベンチ230は、平坦な裏面242と、当該裏面242の側方にそれぞれ設けられた傾斜面244と、当該下側ベンチ230の傾斜面244から、キャップを構成するベンチ210の傾斜面218に向かって延びる2つの垂直側壁246とを有する。
Specifically, the back side of the
このような八角形状、すなわち上側ベンチおよび下側ベンチの傾斜した縁部218、244は、近似で円形断面となる。その結果、ベンチシステム200を、外側ハウジングの円状の内腔に対し、当該内腔の内壁と良好に接触するように挿入させることができる。
Such octagonal shapes, i.e. the
図5に、光ファイバ52の端面52Eがプローブ100の側方領域に光結合する様子を示す。
FIG. 5 shows a state in which the
詳細には、一実施形態において、光ファイバ52の端面52Eは鉛直方向を基準として0〜8°の角度、例えば5°の角度でへき開または研磨されている。具体的な角度は、ファイバの端面52Eの光学反射率を最適化するように選択され、さらに、端面の反射防止コーティングの使用に依存する。詳細には、一実施形態において、ファイバの端面52Eは、表面の光学反射率をさらに制御する薄膜多層誘電体の反射防止コーティングで被覆されている。そして、ファイバの端面角度の最適化は、選択された加工方法の能力を有益に引き出すことができる。
Specifically, in one embodiment, the
特定の一実施形態では、水平方向を基準として、2.4°の角度で光ファイバから光が出射される。この光は反射端面240に伝達される。この反射端面は、シリコン(111)面で形成されており、角度は50°ないし60°とされる。正確には結晶面の角度は54.74°となるはずであるが、ウェハがインゴットから切り出される際の(100)面に公差が存在することに留意されたい。その結果、ビームBは、プローブから出射される際に、鉛直方向を基準として、約10〜約20°の角度、例えば17°の角度を有する。
In one particular embodiment, light is emitted from the optical fiber at an angle of 2.4 ° with respect to the horizontal direction. This light is transmitted to the
なお、上記の説明は、光ファイバ52からビームBとして放射される光の場合についてのものであるが、光の相反性の原理が当てはまることに留意されたい。すなわち、プローブ100の側方領域から生じた光が反射端面240によって光ファイバ52に結合される場合にも、同じことが当てはまる。
The above description is for the case of light emitted as a beam B from the
図6および図7に、第1の実施形態における、プローブ100の光学ベンチシステム200が、外側ハウジング内に装着された様子を示す。
FIGS. 6 and 7 show a state in which the
詳細には、光学ベンチシステム200が、光ファイバ52と共に、中空筒状の外側ハウジング組立体310内に挿入される。図示の実施形態において、外側ハウジング組立体310は、遠位側(先端側)にドーム形状のノーズ314を有する筒部位312とキャップ部位316との2つの部品からなる。組立ての際、光学ベンチシステム200は、光ファイバ52と共に、筒部位312の円筒状の内腔にスライド挿入される。好ましい実施形態では、光学ベンチシステム200が、光ファイバと共に、エポキシを用いて典型的に接着係止される。その後、キャップ部位316が筒部位312に装着固定される。
In detail, the
組み立てられた状態の光学ベンチシステム200の前記八角形の断面形状により、筒部位312の円筒状の内腔と光学ベンチシステム200との間で、機械的に良好な相互作用(接触)が確実に達成される。
The octagonal cross-sectional shape of the assembled
筒部位312の1つの側方が開いており、窓318を形成している。キャップ部位316は、筒部位312と同じ円筒外周を有するように寸法決めされているが、長さは窓318の長さよりも短い。
One side of the
図7に、組み立てられた状態の外側ハウジング組立体を示す。図7では、キャップ部位316が窓318内に装着されている。ここで、光学ベンチシステム200のレンズ構造体260の上方に光ポート110が構成され、ビームBを透過させる。
FIG. 7 shows the outer housing assembly in an assembled state. In FIG. 7, a
図8Aおよび図8Bに、外側ハウジング310の第2の実施形態における2種類の変形例を示す。これらの例にかかる外側ハウジング310は、光ポート110に合わせて寸法決めされた、小さい窓部位を有する。キャップ部位は不要である。代わりに、筒部位312のみが設けられている。これらの例において、ベンチシステム200は、レンズ構造体260が光ポート110の位置に来るまで筒部位312内にスライド挿入される。
8A and 8B show two types of modifications of the
図8Aの変形例は、筒部位312にエポキシ用ポート332を有する点で図8Bの変形例と異なる。これにより、エポキシ用ポート332で露出した光ファイバの長さ部分に対してエポキシを塗布することができるので、ファイバのストレインリリーフ(張力緩和)を向上させることができ、さらには、光学ベンチシステム200と光ファイバ52と筒部位312の円筒状の内腔との間で、機械的に良好な接合を確実に達成することができる。
The modified example of FIG. 8A is different from the modified example of FIG. 8B in that an
図9に、シリコン製の光学ベンチシステム200の第2の実施形態を示す。この実施形態では、上側光学ベンチが存在せず、シリコン製の下側光学ベンチ230のみが使用される。この実施形態は、光ファイバのガラスコアを固定する、単一の、ファイバ用のV字溝234が設けられているので、さらに簡略化されている。
FIG. 9 shows a second embodiment of an
このファイバ用の単一のV字溝234には、有底のV字溝(凹所)238が揃えて配置されている。第1の実施形態で説明したように、有底のV字溝238には傾斜した反射端面が設けられている。また、前述の実施形態で説明したように、この傾斜した反射端面の上方に、レンズ構造体260が位置している。
In the single V-shaped
ここでも、組み立てられた状態の光学ベンチシステム200の断面外形は八角形状である。このような断面形状は、下側ベンチ230の裏側(外側)とレンズ構造体260の裏側(外側)との両方にV字溝のエッチングを施し、当該V字溝をシンギュレーション時のへき開位置として用いると、傾斜した縁部が形成されることにより得られる。詳細には、下側ベンチ230は、平坦な裏面242と、当該裏面242の側方に設けられた2つの傾斜面244と、当該下側ベンチ230の傾斜面244からレンズ構造体260の傾斜面270に向かって延びる2つの垂直側壁246とを有する。
Again, the cross-sectional profile of the assembled
ここでも、前記V字溝の反射ミラー(反射端面)240までの寸法を増加させると、後続の接着工程が容易になる。ファイバ用の第2V字溝234と、壁部Dを形成する有底のV字溝238との間の寸法を増加させることにより、エポキシがファイバの端部付近でウィッキングを引き起こすのを防ぐ「ウィックストップ(wick stop)」機能がもたらされる。
Here again, if the dimension of the V-shaped groove up to the reflection mirror (reflection end face) 240 is increased, the subsequent bonding process is facilitated. Increasing the dimension between the second V-
この第2の実施形態には、極めて簡単に製作できるという利点がある。他方、ガラスコアのみが光学ベンチシステム200に固定されるので、光ファイバのストレインリリーフは減少する。
This second embodiment has the advantage that it can be manufactured very easily. On the other hand, since only the glass core is fixed to the
図10〜図12に、図9に示す光学ベンチシステム200の第2の実施形態に適合する、外側ハウジング310の第3の実施形態を示す。
10-12 show a third embodiment of the
図10を参照して、詳細には、前記第3の実施形態は筒部位312を有する。筒部位の外表面350は略円筒形状である。筒部位312は、長手方向に延びるスロット340を有する。この長手方向に延びるスロット340は、当該スロットの開口から、断面視で垂直に延びる垂直側壁344を有する。長手方向に延びるスロット340は、さらに、水平方向に平坦な底部342を有する。断面視で傾斜またはV溝形状とされた側壁346により、垂直側壁344と平坦な底部342とが接続されている。
Referring to FIG. 10 in detail, the third embodiment has a
筒部位312内、詳細には、長手方向に延びるスロット340内に、エンド部位330が嵌め込まれる。エンド部位330の外側壁362は、当該エンド部位330がスロット340内に装着された際に外側ハウジング310の円筒形状を完成させる部分円筒を形成している。エンド部位330は、さらに、スロット340の内壁の形状に合致する、垂直側壁364、平坦な底部368、および傾斜したV字溝の側部366を有する。
The
図11に、エンド部位330を筒部位312のスロット340内に装着させた状態の、ハウジング310の第3の実施形態を示す。
FIG. 11 shows a third embodiment of the
図12に、ハウジング310の第3の実施形態の一変形例を示す。このハウジング310は、ドーム形状のエンド部位330を具備する。
FIG. 12 shows a modification of the third embodiment of the
図13に、ハウジング310の第3の実施形態と光学ベンチシステム200の第2の実施形態とを利用した、完全に組み立てられた状態のプローブ100を示す。
FIG. 13 illustrates the
詳細には、光ファイバ52が、下側ベンチ230のファイバ用のV字溝234内に装着されている。下側ベンチ230は、ハウジング310の筒部位312の長手方向に延びるスロット340内に装着されている。さらに、長手方向に延びるスロット340の遠位端(先端)では、当該スロット340内にエンド部位330が装着されている。
Specifically, the
キャップ部位380が、スロット340内において下側ベンチ230上に装着される。光ファイバ52は、キャップ部位380と下側ベンチ230との間に挟持される。キャップ部位380は、光ファイバ52の上部に係合する、断面視で円筒状の凹所382を有する。キャップ部位380は、さらに、筒部位312の対応する垂直壁344に係合する垂直部384を有する。外側ハウジング310には、下側ベンチ230に装着されるレンズ構造体260の上方に位置する光ポート110が設けられている。光ポート110は、長手方向においてキャップ部位380とエンド部位330との間、および横方向においてスロット340の両側縁の間に位置する空間によって画定されている。
A
好ましくは、図10〜図13に示したハウジング310の第3の実施形態は、LIGA法またはその他の関連する電鋳製法を用いて製造されたものである。LIGAは、Lithographie、Galvanoformung、Abformung(英語でLithography、Electroplating、Molding)(日本語でリソグラフィ、電気めっき、成形)の頭文字を取ったものであり、一般的に一定の断面形状(押出成形で得られるような形状)を有する高アスペクト比の微小構造を作製するための加工技術を表す。
Preferably, the third embodiment of the
図14A〜図14Cは、電鋳製法を用いて外側ハウジング310、エンド部位330およびキャップ部位380を作成するための製造工程を示す断面図である。
14A to 14C are cross-sectional views showing manufacturing steps for creating the
詳細には、図14Aに示すように、基材410上のシード層/剥離層412に、厚いPMMA(ポリメチルメタクリレート)またはSU−8レジストの層414を接着させる。
Specifically, as shown in FIG. 14A, a thick PMMA (polymethylmethacrylate) or SU-8 resist
レジスト層414の深さdにより、この後に製造される押出部分の最大厚さが決まる。その結果、この深さにより、部品(外側ハウジング310、エンド部位330およびキャップ部位380)の長さが決まる。
The depth d of the resist
図14Bに、外側ハウジング310、エンド部位330およびキャップ部位380を作成するための次の製造工程を示す。詳細には、厚いレジスト層414が、PMMAレジストの場合にはコリメートされたX線で露光されることによってパターン転写され、あるいは、SU−8レジストの場合には紫外線光で露光されることによってパターン転写される。詳細には、レジスト層414とシンクロトロン光またはUV光等の照射源との間に、所望の構造パターンを有するポジマスクまたはネガマスクの形態のマスク416が配置される。その後、レジスト層414は、図14Bに示すようにパターン層414Aに現像される。
FIG. 14B shows the next manufacturing process for creating the
図14Cに、外側ハウジング310、エンド部位330およびキャップ部位380の擬似押出部分(押出成形で得られたような部分)が形成される様子を示す。詳細には、好ましい実施形態では、シード層412上の、パターン化されたレジスト層414Aのフォトリソグラフ法で形成された型に対して電気めっきを施すことにより、擬似押出部分が形成される。この実施形態において、好適なめっき金属はニッケルである。他の実施形態では、ニッケル−鉄合金などのニッケル系合金が使用されてもよい。さらに他の実施形態では、金または金系合金が使用されてもよい。他の金属および合金には、銀、銀系合金、ニッケル−銅合金、ニッケル−コバルト合金、金−コバルト合金、および微小構造に係止するようにコロイド状の酸化粒子を含む合金が含まれる。
FIG. 14C shows a state in which pseudo-extruded parts (parts obtained by extrusion molding) of the
図15Aおよび図15Bに、複数のレンズ構造体からなるウェハを示す。同図には、レンズ構造体260の製造方法を示すために、一部のレンズ構造体の断面が示されている。
15A and 15B show a wafer composed of a plurality of lens structures. In the drawing, in order to show a manufacturing method of the
詳細には、図15Aに示すように、レンズ構造体260がウェハ材Wで大量生産される。各レンズ構造体は、中央に光ポート266を有するフレーム262を含む。光ポート266の上方に、屈折レンズ264が形成される。
Specifically, as shown in FIG. 15A, the
レンズ264は、シリコンまたはリン化ガリウムから作製され、好ましくは、ウェハWの前側FSにグレイスケールリソグラフィやドライエッチング等のフォトリソグラフ法を施すことによって製造されたものである。他の例において、前記レンズは、米国特許第7416674号明細書に開示されたCMP法を用いて製造されたものである。なお、この米国特許の全教示内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
The
好ましい実施形態では、図15Bに示すように、ウェハ材Wが複合ウェハ、好ましくは絶縁体上シリコン(SOI)である。レンズ264は、デバイスウェハ材510内で加工される。埋込酸化物の中間層512により、ハンドルウェハ材514をデバイスウェハ材510から分離する。
In a preferred embodiment, as shown in FIG. 15B, the wafer material W is a composite wafer, preferably silicon on insulator (SOI). The
ハンドルウェハ材514は、主に、レンズ構造体260のフレームおよび機械的な支持部として機能する。好ましい実施形態において、ハンドルウェハはシリコン製のウェハであり、デバイス層の厚さは10〜50μm(この例では25μm)であり、埋込酸化物の厚さは1〜4μm(この例では2μm)である。レンズのエッチング深さは、最も深い箇所で約5μmである。
The
光ポート266は、ハンドルウェハ材514の裏側BSに対し、屈折レンズ264の中心光軸520に沿って裏面エッチング(backside etch)を施すことによって作成される。好ましくは、この裏面エッチングは、ハンドルウェハ材514とデバイスウェハ材510とを分離する埋込酸化物の層512で停止する、ドライエッチング、特に反応性イオンエッチングである。その後、ウェットエッチングまたはドライエッチングを用いて、光ポート266の底部に存在する酸化物を除去してレンズ264の裏側を露出させる。好ましい実施形態では、前側FSおよび裏側BS、詳細にはレンズ264に、誘電体を含む反射防止コーティングが塗布される。
The
好ましくは、裏側BSに対し、反射防止コーティングに加えて、下側光学ベンチに接着し易くなるように金属が堆積される。 Preferably, a metal is deposited on the back side BS to facilitate adhesion to the lower optical bench in addition to the anti-reflective coating.
図15Aを再び参照して、各レンズ構造体260はシンギュレーション(ダイシング)工程で分離される。好ましい実施形態では、ウェハWの前側FSの、別々のレンズ構造体260の各レンズ264の間に、1軸方向に沿ってV字溝610が形成される。これらのV字溝610により、レンズ構造体260の両側に、傾斜した縁部270が形成される。V字溝610は、ウェハをへき開して各列のレンズ構造体を形成するためのへき開線として機能する。横方向のスクライブレーンLAを用いて、各列のレンズ構造体260を、個々のシンギュレーション(個片化)されたレンズ構造体260に分離する。一部の実施形態では、シングレーションを容易にするために、レーンLAに沿ってウェットエッチングまたはドライウェッチングが施される。
Referring again to FIG. 15A, the
図16Aに、フォトリソグラフエッチング法/異方性エッチング法を用いて1枚のウェハに複数の個別の下側光学ベンチ230を形成する様子を示す。詳細には、1枚のウェハWの前側FSに、光学ベンチ230の列が形成される。その後、これらの光学ベンチ230は、横方向のスクライブラインLAおよび縦方向のスクライブ面LOに沿ってへき開されることにより、個々の光学ベンチにシンギュレートされる。
FIG. 16A shows a state in which a plurality of individual lower
図16Bおよび図16Cに、下側光学ベンチ230の前側FSを形成するために使用される、異方性エッチング用のエッチングマスクFM1,FM2の例を示す。詳細には、これらのエッチングマスクを用いて、ウェハ材のレジスト層にフォトリソグラフ法でパターン転写した後、当該レジスト層が現像される。次に、ウェハの前側を、例えばバッファKOH等を用いて、時間制御された異方性ウェットエッチング工程に曝す。
FIGS. 16B and 16C show examples of etching masks FM1 and FM2 for anisotropic etching used for forming the front side FS of the lower
図16Dに、裏側エッチングマスクBMと前側エッチングマスクFMとの関係を示す。詳細には、裏側マスクBMを用いて、下側光学ベンチの傾斜した縁部(図4の符号244を参照)が、裏側BSに形成される。この裏側マスクBMは、前側エッチングに使用されるマスクFMの両側方に2つの露出した部位を有する。裏側マスクBMのパターンにより、各側方に、下側光学ベンチの裏側に傾斜した縁部を形成するためのV字溝を形成する。
FIG. 16D shows the relationship between the back side etching mask BM and the front side etching mask FM. Specifically, using the back mask BM, an inclined edge (see
以上のとおり、本発明を好ましい実施形態に基づいて具体的に図示し詳細に説明した。しかし、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲を逸脱することなく形態および細部に対して様々な変更が可能であることを理解するであろう。 As described above, the present invention has been specifically illustrated and described in detail based on the preferred embodiments. However, one of ordinary skill in the art appreciates that various changes can be made in form and detail without departing from the scope of the invention as encompassed by the appended claims.
Claims (48)
光信号を送信および受信する光ファイバ(52)と、
シリコン製の光学ベンチ(230)であって、
長手方向に延び、前記光ファイバ(52)の光ファイバ終端(52E)を収容するファイバ用溝(234)、および
前記光ファイバ終端(52E)の端面を当該光学ベンチ(230)の側面に光結合する反射面(240)を有する光学ベンチ(230)とを備えた、光プローブ(100)。 An optical probe (100) for emitting and receiving light in a body,
An optical fiber (52) for transmitting and receiving optical signals;
An optical bench (230) made of silicon,
A fiber groove (234) that extends in the longitudinal direction and accommodates the optical fiber end (52E) of the optical fiber (52), and an optical coupling of the end surface of the optical fiber end (52E) to the side surface of the optical bench (230) An optical probe (100) comprising an optical bench (230) having a reflective surface (240) to be used.
前記反射面(240)の上方に位置するように前記光学ベンチ(230)に固定されるレンズ構造体(260)を備えた、光プローブ(100)。 The optical probe (100) of claim 1, further comprising:
An optical probe (100) comprising a lens structure (260) fixed to the optical bench (230) so as to be positioned above the reflecting surface (240).
前記ファイバ用溝(234)の少なくとも一部の深さよりも大きい深さの有底溝(238)を有し、当該有底溝(238)の遠位端が前記折り返し反射面(240)を構成する、光プローブ(100)。 The optical probe (100) according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical bench (230) comprises:
The fiber groove (234) has a bottomed groove (238) having a depth larger than the depth of at least a part of the fiber groove (234), and a distal end of the bottomed groove (238) constitutes the folded reflection surface (240). The optical probe (100).
前記ファイバ用溝(234)が、ファイバのストレインリリーフのための第1深さ部位、および第2深さ部位を含み、
前記光ファイバ(52)が、被覆部位および裸線部位(52C)を含み、
前記被覆部位は前記光学ベンチ(230)の前記第1深さ部位内に位置し、前記裸線部位(52C)は前記光学ベンチ(230)の前記第2深さ部位内に位置する、光プローブ(100)。 The optical probe (100) according to any one of claims 1 to 6,
The fiber groove (234) includes a first depth portion for strain relief of the fiber, and a second depth portion;
The optical fiber (52) includes a coated portion and a bare wire portion (52C);
The covered portion is located in the first depth portion of the optical bench (230), and the bare wire portion (52C) is located in the second depth portion of the optical bench (230). (100).
前記ファイバ用溝(234)の上方に位置する上側ベンチ(210)を備え、
当該上側ベンチ(210)と前記シリコン製の光学ベンチ(230)との間に、前記光ファイバ終端(52E)が挟み込まれる、光プローブ(100)。 The optical probe (100) according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
An upper bench (210) located above the fiber groove (234);
An optical probe (100) in which the optical fiber end (52E) is sandwiched between the upper bench (210) and the silicon optical bench (230).
前記上側ベンチ(210)が、第1深さ部位および第2深さ部位を含むファイバ用溝(212)を有し、
前記光ファイバ(52)の被覆部位は前記前記上側ベンチ(210)の前記第1深さ部位内に位置し、前記光ファイバ(52)の裸線部位(52C)は前記上側ベンチ(210)の前記第2深さ部位内に位置する、光プローブ(100)。 The optical probe (100) according to claim 8,
The upper bench (210) has a fiber groove (212) including a first depth portion and a second depth portion;
The covered portion of the optical fiber (52) is located in the first depth portion of the upper bench (210), and the bare wire portion (52C) of the optical fiber (52) is the upper bench (210). An optical probe (100) located within the second depth region.
折り返し反射面(240)の上方に位置し、かつ、前記上側ベンチ(210)と隣接するように、前記光学ベンチ(230)に固定されるレンズ構造体(260)を備えた、光プローブ(100)。 The optical probe (100) according to claim 8 or 9, further comprising:
An optical probe (100) provided with a lens structure (260) that is fixed to the optical bench (230) so as to be positioned above the folded reflection surface (240) and adjacent to the upper bench (210). ).
前記光学ベンチ(230)を取り囲むハウジング(310)を備えた、光プローブ(100)。 The optical probe (100) according to any one of claims 1 to 10, further comprising:
An optical probe (100) comprising a housing (310) surrounding the optical bench (230).
前記反射面(240)に対向する光ポート(110/262/266)を有し、当該光ポート(110/262/266)を通って、前記光ファイバ終端(52E)が当該プローブ(100)の側方領域に光結合される、光プローブ(100)。 The optical probe (100) of claim 11, wherein the housing (310) comprises:
An optical port (110/262/266) facing the reflective surface (240), and through the optical port (110/262/266), the optical fiber end (52E) is connected to the probe (100). An optical probe (100) optically coupled to the lateral region.
筒部位(312)およびキャップ部位(316/380)を有し、前記キャップ部位(316/380)は前記筒部位(312)のスロット(340)に嵌め込まれる、光プローブ(100)。 The optical probe (100) according to claim 11 or 12, wherein the housing (310) comprises:
An optical probe (100) having a tube portion (312) and a cap portion (316/380), wherein the cap portion (316/380) is fitted into a slot (340) of the tube portion (312).
光信号を送信および受信する光ファイバ(52)と、
前記光ファイバ(52)の光ファイバ終端(52E)を収容するハウジング(310)であって、少なくとも筒部位(312)およびキャップ部位(316/380)を含み、前記キャップ部位(316/380)は前記筒部位(312)のスロット(340)に嵌め込まれるハウジング(310)とを備えた、光プローブ(100)。 An optical probe (100) for emitting and receiving light in a body,
An optical fiber (52) for transmitting and receiving optical signals;
A housing (310) for housing an optical fiber end (52E) of the optical fiber (52), comprising at least a cylindrical part (312) and a cap part (316/380), wherein the cap part (316/380) An optical probe (100) comprising a housing (310) fitted in a slot (340) of the cylindrical part (312).
前記筒部位(312)の前記スロット(340)の一部によって形成された窓(318)内に位置するレンズ構造体(260)を備えた、光プローブ(100)。 The optical probe (100) of claim 14, further comprising:
An optical probe (100) comprising a lens structure (260) located within a window (318) formed by a portion of the slot (340) of the cylindrical portion (312).
前記窓(318)の下方に位置する反射面(240)を備えた、光プローブ(100)。 The optical probe (100) according to claim 15, further comprising:
An optical probe (100) comprising a reflective surface (240) located below the window (318).
光信号を送信および受信する光ファイバ(52)と、
前記光ファイバ(52)の光ファイバ終端(52E)を収容するハウジング(310)であって、電気鋳造された筒部位(312)を少なくとも含むハウジング(310)とを備えた、光プローブ(100)。 An optical probe (100) for emitting and receiving light in a body,
An optical fiber (52) for transmitting and receiving optical signals;
An optical probe (100) comprising a housing (310) for housing an optical fiber end (52E) of the optical fiber (52), the housing (310) including at least an electroformed cylindrical portion (312) .
前記ハウジング(310)のスロット(340)に嵌まり込む、電気鋳造されたキャップ部位(316/380)を備えた、光プローブ(100)。 The optical probe (100) according to any one of claims 17 to 19, further comprising:
An optical probe (100) comprising an electroformed cap portion (316/380) that fits into a slot (340) in the housing (310).
前記筒部位(312)の前記スロット(340)内で前記キャップ部位(316/380)の下に位置する光学ベンチ(230)を備え、当該光学ベンチ(230)と前記キャップ部位(316/380)との間に、前記光ファイバ(52)が挟み込まれる、光プローブ(100)。 The optical probe (100) according to any one of claims 14 to 16 and 20, further comprising:
An optical bench (230) positioned under the cap part (316/380) in the slot (340) of the cylindrical part (312), the optical bench (230) and the cap part (316/380) An optical probe (100) between which the optical fiber (52) is sandwiched.
光ファイバを収容する複数の溝(610)を形成するために、ウェハ材(510/514)に異方性エッチングを施す工程と、
前記ウェハ材(510/514)から、前記溝(610)をそれぞれ有する複数の光学ベンチ(230)をシンギュレートする工程と、
ファイバのストレインリリーフのための第1深さ部位、および第2深さ部位を、前記溝(610)がそれぞれ含むように、前記複数の溝を成形する工程とを備えた、光プローブ(100)の製造方法。 A method of manufacturing an optical probe (100) that emits and receives light comprising:
Performing anisotropic etching on the wafer material (510/514) to form a plurality of grooves (610) for receiving optical fibers;
Singulating a plurality of optical benches (230) each having the groove (610) from the wafer material (510/514);
Forming the plurality of grooves such that each of the grooves (610) includes a first depth portion and a second depth portion for strain relief of the fiber. Manufacturing method.
前記ウェハ材(510/514)に複数の有底溝(238)を形成する工程と、
前記複数の有底溝(238)の各遠位端を、反射性を有するようにコーティングする工程とを備えた、光プローブ(100)の製造方法。 The method of manufacturing an optical probe (100) according to claim 23, further comprising:
Forming a plurality of bottomed grooves (238) in the wafer material (510/514);
Coating each distal end of the plurality of bottomed grooves (238) to have reflectivity, the method of manufacturing an optical probe (100).
レンズ構造体(260)を、前記反射面(240)の上方に位置するように前記光学ベンチ(230)に固定する工程を備えた、光プローブ(100)の製造方法。 The method of manufacturing an optical probe (100) according to claim 24, further comprising:
A method of manufacturing an optical probe (100), comprising: fixing a lens structure (260) to the optical bench (230) so as to be positioned above the reflecting surface (240).
上側ベンチ(210)と前記シリコン製の光学ベンチ(230)との間に前記光ファイバ(52)が挟み込まれるように、前記上側ベンチ(210)を前記溝(610)の上方に取り付ける工程を備えた、光プローブ(100)の製造方法。 26. The method of manufacturing an optical probe (100) according to any one of claims 23 to 25, further comprising:
A step of attaching the upper bench (210) above the groove (610) so that the optical fiber (52) is sandwiched between the upper bench (210) and the silicon optical bench (230); A method for manufacturing the optical probe (100).
前記複数の前記光学ベンチ(230)を別々のハウジング(310)に挿入する工程であって、前記ハウジング(310)は、それぞれ、前記光ファイバ(52)を当該プローブ(100)の側方領域に光結合する光ポート(110/262/266)を有する、工程を備えた、光プローブ(100)の製造方法。 27. The method of manufacturing an optical probe (100) according to any one of claims 23 to 25 and 26, further comprising:
Inserting the plurality of optical benches (230) into separate housings (310), each of the housings (310) having the optical fiber (52) in a lateral region of the probe (100). A method of manufacturing an optical probe (100) comprising a step having an optical port (110/262/266) for optical coupling.
レジスト層(414)に、フォトリソグラフ法でパターン転写する工程と、
パターン転写された前記レジスト層(414A)においてハウジングを電気鋳造する工程と、
前記ハウジング(310)に、光ファイバ終端(52E)を挿入する工程とを備えた、光プローブ(100)の製造方法。 A method of manufacturing an optical probe (100) that emits and receives light comprising:
A step of transferring a pattern to the resist layer (414) by a photolithographic method;
Electroforming a housing in the resist layer (414A) transferred with a pattern;
A method of manufacturing an optical probe (100), comprising: inserting an optical fiber end (52E) into the housing (310).
前記ハウジング(310)のスロット(340)に嵌まり込むキャップ部位(316/380)を電気鋳造する工程を備えた、光プローブ(100)の製造方法。 30. The method of manufacturing an optical probe (100) according to claim 28 or 29, further comprising:
A method of manufacturing an optical probe (100) comprising the step of electroforming a cap portion (316/380) that fits into a slot (340) of the housing (310).
光学ベンチ(230)に前記光ファイバ終端(52E)が収容されるように、前記光学ベンチ(230)を前記ハウジング(310)に装着する工程を備えた、光プローブ(100)の製造方法。 The method of manufacturing an optical probe (100) according to any one of claims 28 to 30, further comprising:
A method of manufacturing an optical probe (100), comprising: mounting the optical bench (230) to the housing (310) so that the optical fiber end (52E) is accommodated in the optical bench (230).
光ファイバ(52)を収容する複数の溝を形成するように、ウェハ材(510/514)に、フォトリソグラフ法でパターン転写する工程と、
前記ウェハ材(510/514)から、前記複数の溝をそれぞれ有する複数の光学ベンチ(230)をシンギュレートする工程と、
前記複数の溝内に、ファイバ端面(52E)をそれぞれ装着する工程とを備えた、光プローブ(100)の製造方法。 A method of manufacturing an optical probe (100) that emits and receives light comprising:
Pattern transfer to the wafer material (510/514) by a photolithographic method so as to form a plurality of grooves for accommodating the optical fiber (52);
Singulating a plurality of optical benches (230) each having the plurality of grooves from the wafer material (510/514);
A method of manufacturing an optical probe (100), comprising: mounting a fiber end face (52E) in each of the plurality of grooves.
当該レンズ構造体(260)は、第1層、第2層および前記第1層と前記第2層との間の中間層を含む複合ウェハ材(W)に形成され、
前記第1層に屈折レンズ(264)が形成され、
前記複合ウェハ材(W)の裏側(BS)から、前記第2層を通って前記屈折レンズ(264)の光軸(520)に沿って、光ポート(262)が形成される、光プローブ(100)用のレンズ構造体(260)。 A lens structure (260) for an optical probe (100) that emits and receives light, comprising:
The lens structure (260) is formed on a composite wafer material (W) including a first layer, a second layer, and an intermediate layer between the first layer and the second layer,
A refractive lens (264) is formed on the first layer;
An optical probe (262) is formed from the back side (BS) of the composite wafer material (W) through the second layer along the optical axis (520) of the refractive lens (264). 100) lens structure (260).
複合ウェハ材(W)の第1層に屈折レンズ(264)を形成する工程と、
前記複合ウェハ材(W)の裏側(BS)から、前記複合ウェハ材(W)の第2層を通って前記屈折レンズ(264)の光軸(520)に沿って、光ポート(110/262/266)を形成する工程とを備えた、レンズ構造体(260)の製造方法。 A method of manufacturing a lens structure (260), comprising:
Forming a refractive lens (264) in the first layer of the composite wafer material (W);
From the back side (BS) of the composite wafer material (W), through the second layer of the composite wafer material (W), along the optical axis (520) of the refractive lens (264), an optical port (110/262) / 266), the manufacturing method of a lens structure (260).
前記裏側(BS)からドライエッチングを施すこと、および
前記第1層と前記第2層との間の中間層で停止することを含む、レンズ構造体(260)の製造方法。 37. The method of manufacturing a lens structure (260) according to any one of claims 34 to 36, wherein the step of forming the optical port (110/262/266) comprises:
A method of manufacturing a lens structure (260), comprising dry etching from the back side (BS) and stopping at an intermediate layer between the first layer and the second layer.
前記レンズ構造体(260)の傾斜した縁部を形成するように、前記複合ウェハ材(W)の前側(FS)において、前記屈折レンズ(264)間に溝をエッチングする工程を備えた、レンズ構造体(260)の製造方法。 The method for manufacturing a lens structure (260) according to any one of claims 34 to 37, further comprising:
A lens comprising a step of etching a groove between the refractive lenses (264) on the front side (FS) of the composite wafer material (W) so as to form an inclined edge of the lens structure (260). Manufacturing method of structure (260).
前記裏側(BS)からエッチングを施すこと、および
前記第1層と前記第2層との間の中間層で停止することを含み、さらに、
前記光ポート(110/262/266)の底部から前記中間層の剥き出た部分を除去する工程を備えた、レンズ構造体(260)の製造方法。 The method of manufacturing a lens structure (260) according to any one of claims 34 to 36 and 38, wherein the step of forming the optical port (110/262/266) comprises:
Etching from the back side (BS) and stopping at an intermediate layer between the first layer and the second layer, and
A method of manufacturing a lens structure (260), comprising a step of removing the exposed portion of the intermediate layer from the bottom of the optical port (110/262/266).
前記屈折レンズ(264)に反射防止コーティングを施す工程を備えた、レンズ構造体(260)の製造方法。 40. A method of manufacturing a lens structure (260) according to any one of claims 34 to 39, further comprising:
A method of manufacturing a lens structure (260), comprising a step of applying an antireflection coating to the refractive lens (264).
当該レンズ構造体(260)を、光ファイバ終端(52E)を収容する光学ベンチ(230)に取り付ける工程を備えた、レンズ構造体(260)の製造方法。 The method for manufacturing a lens structure (260) according to any one of claims 34 to 40, further comprising:
The manufacturing method of a lens structure (260) provided with the process of attaching the said lens structure (260) to the optical bench (230) which accommodates an optical fiber terminal (52E).
当該レンズ構造体(260)を、光ファイバ終端(52E)を収容する光学ベンチ(230)に対し、反射面(240)の上方に位置するように取り付ける工程を備えた、レンズ構造体(260)の製造方法。 The method for manufacturing a lens structure (260) according to any one of claims 34 to 40, further comprising:
A lens structure (260) comprising a step of attaching the lens structure (260) to an optical bench (230) containing the optical fiber end (52E) so as to be positioned above the reflecting surface (240). Manufacturing method.
前記第1層に屈折レンズ(264)が形成され、
前記複合ウェハ材(W)の裏側(BS)から、前記屈折レンズ(264)の光軸(520)に沿って光ポート(110/262/266)が形成される、レンズ構造体(260)。 A lens structure (260) formed on a composite wafer material (W) comprising a first layer, a second layer and an intermediate layer between the first layer and the second layer,
A refractive lens (264) is formed on the first layer;
A lens structure (260) in which an optical port (110/262/266) is formed along the optical axis (520) of the refractive lens (264) from the back side (BS) of the composite wafer material (W).
前記ハウジング(310)の前記遠位端において前記スロット(340)を塞ぐエンド部位(330)を備えた、光プローブ(100)。 23. The optical probe (100) according to any one of claims 14 to 16 and 20 to 22, further comprising:
An optical probe (100) comprising an end portion (330) that plugs the slot (340) at the distal end of the housing (310).
前記屈折レンズ(264)に施された反射防止コーティングを備えた、レンズ構造体(260)。 A lens structure (260) according to any one of claims 33, 43 to 45, 47 and 48,
A lens structure (260) comprising an anti-reflective coating applied to the refractive lens (264).
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